MÉTHODE BELGE

Cette méthode est caractérisée par l’emploi, comme vases de distillation, de tubes cylindriques supportés seulement à leurs deux extrémités parlesparoisantérieuroet postérieure du four. La surface extérieur e du tube se trouve ainsi pouvoir être complètement entourée par la flamme.

Ces tubes (fig. 795) ont généralement 1 mètre

19g. 795. Tubos à distillation du four belge.

à l'",20 de longueur, 0m,15 à. 0"\20 de diamètre intérieur, et une épaisseur variant de 0"',025 à 0'".040.

A la gueule du tube se place l’appareil de condensation. Jl se compose d’une allonge, tube ouvert aux deux bouts, portant un renflement destiné à recevoir le zinc distillé.

On dispose à la suite de ce condenseur un tambour en tôle de forme variable, percé à son extrémité d’une ouverture qui livrepassags au gaz : on pro tége ainsi l'intérieur du condenseur contre l’arrivée de l’air qui brûlerait le zinc.

Les fours sont généralement adossés, ayant leur paroi postérieure commune et disposés par massifs do doux ou de quatre. La cuve du four belge est prismatique, de section rectangulaire, it parois verticales. Elle renferme un grand nombre de tubes tra-

versant le four et s'appuyant sur les doux longues parois, à la partie postérieure sur des lianqucttcs encastrées dans l’épaisseur du mur, et à la partie antérieure sur des taquets en brique soutenus par des plaques de fonte horizontales. Ces plaques sont maintenues ellesmêmes de distance en distance par de petits piliers verticaux en brique réfractaire, de sorte que la paroi antérieure du four se trouve ainsi divisée en une série de niches qui renferment un ou deux tubes. Les tubes sont légèrement inclinés de l’arrière il l’avant.

Le chauffage se fait de façons très-différentes, et c’est surtout sous ce rapport qu’il a été réalisé d’importants progrès dans ces dernières années.

L’ancien système de chauffage, qui se trouve actuellement en partie abandonné, consiste dans l’emploi d’une grille ordinaire placée à la base du lotir, à une distance de 1 mètre environ des tubes inférieurs et munie d’une porte do chargement généralement située au-dessous du sol de l’ateïier. Les cendres tombent dans une galerie régnant au-dessous de la grille. Les flammes, après avoir léché les tubes, s’échappent par 4 carneaux situés dans la voûte du four et les produits de la combustion sont conduits par des rampants à une cheminée unique ou commune aux divers fours du massif. Dans ce cas l’intérieur de cette cheminée est divisé en un nombre convenable de compartiments [Ann. des mines (4), t. V et X].

D’autres fois les fours sont plus grands et munis d’une grille à chacune de leurs extrémités. La capacité de ces fours, qui était à l’origine de 116 à 42 tubes, a été augmentée successivement jusqu’à plus de 100; mais la consommation de combustible était toujours très-considérable et les tubes se trouvaient chauffés d’une façon assez irrégulière.

Los perfectionnements apportés à l’emploi des combustibles par Siemens, Boétius et autres, depuis quelques années, ont été appliqués avec avantage à la distillation du zinc et ont conduit à une économie importante de combustible et de matériaux réfractaires, tout en procurant un rendement supérieur.

Four Boétius. — Nous décrivons avec quelques détails le système Boétius appliqué à la métallurgie du zinc par la méthode belge.

Le four, représenté par la ligure 796, peut contenir 147 tubes de 1"’,23 de longueur et fl"1, 20 de diamètre, formant sept rangées horizontales de 21 tubes chacune. Les fours sont généralement accolés deux par deux, ayant leurs parois postérieures communes.

Le laboratoire du four mesure environ 7 mètres de longueur sur 2’”,50 de hauteur et l'“,2ü de profondeur; il est chauffé par deux foyers AA du système Boétius, placés aux deux extrémités.

A. Foyer d’une profondeur de 1",20 et d’une longueur de O1", 93 ; le fond est garni de barreaux inclinés.

B. Porte de chargement du combustible. Le foyer est toujours maintenu chargé de charbon jusqu'à la porte de chargement.

C. Trois ouvertures horizontales par lesquelles on règlo l’arrivée de l’air intérieur dans la masse du combustible.

1). Ouverture verticale do 0m,95 sur 0m,30,par laquelle les gaz de la houille so rendent dans le four.

E, E, E. Vides qui ont été ménagés dans les parois qui entourent le foyer. Ces vides sont, d’un côté, en communication avoc la cuve G par l’intermédiaire des carueaux F et débouchent de l’autre côté dans une série de carneaux H, H. , . établis dans la maçonnerie au-dessus du foyer.

L’air frais entre par la cuve G dans les vides E, puisdans les carneaux II, s’y échauffe à une tem-

pérature élevée, puis débouche dans le conduit vertical D à la rencontre des gaz carburés qui s’enflamment à son contact et se répandent dans le four.

La combustion établie, il s’agit de la régler de façon à cljguffer le four également dans toutes ses parties.

Une partie du gaz en combustion entoure les cornues 1,1, l..., passe par l’espace I et se rend dans le carneau d’appel K qui la conduit à la cheminée T.

Une deuxième partie entoure les cornues m , m..., passe par les carneaux d’appel n, »,... établis au-dessous de la gueule dos cornues, se rend dans les deux carneaux centraux O, do là dans le canal commun P, puis dans la cheminée T.

Une troisième partie s’élève dans le four, passe par les carneaux d’appel q, q, établis au-dessus de la gueule des cornues, dans les deux carneaux centraux R, R’, puis dans le canal commun S et enlin dans la cheminée T.

Ce genre de four donne en général de bons résultats, il produit un chauffage assez régulier des tubes de distillation. Il faut remarquer que les gaz sortent du four à une température trèsélevée et entraînent avec e tx une quantité considérable de chaleur qui est complètement perdue.

Le système Siemens devrait donner des résultats plus économiques, mais son application aux fours à zinc présente de grandes difficultés et son emploi est actuellement très-peu répandu. Les vapeurs de zinc qui passent à travers les pores ou les fissures des tubes, ou qui se dégagent en abondance lorsqu’un tube se brise, donnent naissance à do l’oxyde de zinc très-volumineux qui se dépose dans les conduites et dans les chambres à briques et obstrue très-rapidement le passage du gaz. La marche du four en souffre dans sa régularité. On est forcé d’employer des dispositions qui permettent le nettoyage du four en marche Lorsque ces difficultés seront vaincues, le système Siemens, ou un système analoguo permettant de récupérer la chaleur, deviendra sans doute préférable à tous les autres. Nous décrirons plus loin l’application du système Siemens à la méthode silésienne.

Néanmoins on a pu, en supprimant les récupérateurs de chaleur, fonder sur l’emploi des gaz fournis par les générateurs Siemens et brûlés au moyen d’air chaud un système de chauffage qui, dans certaines usines, à la Vieille-Montagne par exemple, à Viviers, a été trouvé préférable au système Boétius.

Les fours employés à Viviers sont adossés deux à deux. Ils renferment chacun six rangées de tubes disposés deux par deux dans des niches, au nombre de 9 par rangée ;i lo nombre total des tubes est de 108 par fourv/l.es tubes ont une section circulaire de 0n\18 de diamètre environ ou une section ovale de 0'", 25 sur 0"',I3; cette formo donne aux tubes une plus grande résistance à la flexion, le grand axe do l’ovale étant placé verticalement. Las gaz combustibles, encore très-chauds, provenant de générateurs Siemens situés à petite distance, sont amenés par une conduite au milieu de labasc du four dans une cuvedc 1"',50 de hauteur sur 6m,80 de largeur, qui débouche à 1 mètre environ de la rangée inférieure de tubes. Us sont brûlés au moyen d’air soufflé par un ventilateur à une pression de 0"’, 02 d’eau à travers un système de carneaux régnant sous la partie inférieure du four; l’air s’échauffe jusque vers 150°, et vient déboucher par une série d’ouvertures percées dans la paroi verticale de la cuve où nrvive le gaz Les gaz montent dans le four et s’échappent à la partie supérieure par une série de carneaux correspondant à chacune des 9 travées

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F‘o- 79 6 — Four Boétiu».

verticales, et débouchent à travers la voûte du four dans un conduit qui les amène à deux petites cheminées situées aux deux extrémités du four. Les carneaux dans lesquels passe la flamme peuvent être plus ou moins complètement fermés au moyeu de briques qu’on peut manoeuvrer de l’extérieur par une ouverture ordinairement fermée et lutée avec de l’argile. De cette façon on peut régler la marche de la flamme et chauffer les tubes aussi également que possible. Ces fours ont été substitués aux fours Boétius, qui, avec la bouille de Decazeville, laissaient perdre dans les cendres près de 20 % de charbon, tandis quo le générateur Siemens n’en laisse perdre que 1 % environ.

Quel que soit le mode de chauffage adopté, le traitement métallurgiquo est toujours sensiblement le même. La mise en feu doit se faire de manière à échauffer très-lentement le four; on n’y introduit les tubes portés au rouge dans un four spécial que lorsque la température est suffisante pour commencer la réduction, c’est-à-dire seulement au bout de six à huit jours. Le cuisson des tubes peut au besoin se faire dans le four môme pendant la mise en feu.

Le minerai broyé est mélangé avec un excès de charbon, houille maigre, coke ou escarbilles II suffirait pour la réduction de j ou ^ du poids du minerai, mais on en ajoute généralement environ la moitié du poids : cet excès de réducteur a sur- . tout pour but d'empêcher la formation de scories lusibles qui attaqueraient rapidement les tubes. Le mélange est généralement fait sur une aire dallée, en humectant la masse. A Viviers, on a trouvé avantageux de passer le minerai et la houille ensemble au broyeur, ce qui donno un mélange plus intime.

Le chargement s’opère au moyen d’une cuiller en tôle ayant la forme d’un demi-cylindre. L’ouvrier puise le mélange dans un récipient en tôle, lance la charge voulue dans chaque tube : la charge est do 10 à 12 kilogrammes de minerai par tube. Pour charger les tubes supérieurs, les ouvriers montent sur de grandes tables mobiles qu’ils amènent devant le four. Lorsque le chargement est terminé, ils disposent à la gueule des tubes les récepteurs en terre qu’ils lutent avec de l’argile, puis ferment la face antérieure du four avec des fragments de brique et de l’argilo. Deux heures après, on dispose les condenseurs en tôle.

C’est à ce moment seulement que les vapeurs de zinc commencent à paraître et brûlent avec une flamme très-vive à l’extrémité de l’allonge : la masso s’était d’abord échauffée et avait perdu de l’eau, de l’acide carbonique et des gaz dégagés par le charbon. Les premières portions du zinc qui distille s’oxydent partiellement et se déposent sous forme de poussière dans le condenseur en tôle : un peu plus tard, la majeure partie du zinc distillé se condense à l’état liquide dans l’allonge récepteur. Au bout de 24 heures environ, il ne distille plus de zinc ; l’opération est terminée. Les ouvriers retirent le zinc condensé, ils enlèvent le condenseur de tôle et le renversent pour empêcher la poussière qu’il contient de s’enflammer et retirent le zinc au moyen d’une raclette demi-cylindrique en tôle qu’ils introduisent dans le récepteur et à laquelle ils donnent un mouvement de va-et-vient. Le zinc est reçu dans des poêlons en tôle et coulé en lingots dans des moules en fonte.

On enlève alors les allonges, on retire au moyen d’un ringard les résidus contenus dans les tubes et on recommence une nouvelle charge.

Une partio des poussières de zinc est vendue sous cette forme pour être employée, soit à la

peinture à l’huile, soit pour la réduction de l’indigo, directement en présence de la chaux, ou indirectement par l’hydrosulfite de sodium (procédé Schützenberger et de Lalande). On en utilise pareillement une certaine quantité dans la fabrication des artifices. Ajoutons que cette poudre de zinc est très-employée dans les laboratoires depuis quelques années comme agent réducteur. Le reste repasse à la distillation. On le charge, mélangé de charbon, dans les tubes qui sont le moins chauffés, c’est-à-dire dans ceux qui sont placés à la partie supérieure du four (belge). On s’est servi pendant un certain temps des fours connus sous le nom de fours Montefiore, dans lesquels le gris de zinc était chauffé dans des tubes et soumis à une forte pression qui permettait de liquéfier la majeure partie du zinc métallique. Les résidus seuls passaient à la distillation. Ces fours sont, en général, abandonnés aujourd’hui.

Le nombre des ouvriers nécessaires varie avec la disposition et la contenance des fours : pour le chargement et le déchargement, il faut environ deux ouvriers pour cinquante tubes. Ces ouvriers suivent l’opération pendant les 24 heures qu’elle dure : dans certaines usines, à la Vieille-Montagne, par exemple, on leur donne une prime sur le rendement obtenu, lorsqu’il dépasse une certaine valeur.

Il arrive assez fréquemment que des tubes se percent ou so cassent pendant l’opération. On s’en aperçoit aux fumées de zinc qui se dégagent par la chominée du four, et à l’absence de flamme de gaz et de zinc aux joints du tube. Si l’ouverture est faible, on peut essayer de la fermer au moyen d’un tampon d’argile que l’on plaque dessus avec une tige en fer ; sinon on enlève le tube et on le remplace immédiatement.

Les allonges s’obstruent assez souvent lorsqu’elles se refroidissent par trop ; on les débouche au moyen d’une tige de fer rougie que l’on introduit à l’intérieur après avoir enlevé le récipient de tôle.

Les frais de traitement varient, suivant la nature des fourneaux et le prix des matières. Lorsqu’on employait les anciens fours chauffés avec un foyer ordinaire, les frais de traitement à Angleur, près de Liège , pouvaient être estimés comme il suit, pour une tonne de minerai renfermant 50 °/o de zinc :

Houille à 15 francs la tonne (y compris

la houille pour la réduction) 2,000k 30' »

Argile à 50 francs la tonne 175k 8,75

Main-d’œuvre à 3 francs la journée. . . 91 27 »

Entretien, frais divers 5 »

Frais généraux (15 °/o) 10 »

Le rendement était de 400 kilogrammes de zinc. La consommation par tonne de zinc produit était donc do 5 tonnes de charbon, la perte de zinc d’environ 10 unités, soit 20 %• La consommation de tubes était de 9 pièces environ par 1000 kilogrammes de zinc.

Actuellement, avec les fours Boétius et les fours Siemens sans régénérateur, la consommation do combustible peut être abaissée d’au moins 15 à 20 °/o du zinc contenu. On réalise, en outre, une notable économie sur les tubes, qui durent à peu près deux fois plus longtemps.